化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (4): 513-519.DOI: 10.6023/A20120562 上一篇 下一篇
研究论文
焦桐a, 许雪莲a, 张磊a,*(), 翁幼云b, 翁玉冰b, 高志贤a
投稿日期:
2020-12-10
发布日期:
2021-02-05
通讯作者:
张磊
基金资助:
Tong Jiaoa, Xue-lian Xua, Lei Zhanga,*(), You-yun Wengb, Yu-bing Wengb, Zhi-xian Gaoa
Received:
2020-12-10
Published:
2021-02-05
Contact:
Lei Zhang
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采用溶胶凝胶法制备了CeO2-ZrO2固溶体载体涂层, 再经浸渍法制备了高空速下性能较好的甲醇水蒸气重整制氢xCuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征, 结果表明, 催化剂活性主要与Cu比表面积、活性组分与载体之间相互作用以及氧空穴量有关. 其中5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的Cu比表面积较大, 活性组分CuO与CeO2-ZrO2固溶体氧化物之间相互作用较强, 氧空穴量较多, 因此表现出较好的催化性能. 在反应温度为360 ℃、水醇物质的量比为1.2、甲醇水蒸气气体空速为4840 h–1的条件下, 甲醇转化率为89.9%, 产氢速率为1556 L•m–3•s–1. 与传统颗粒催化剂相比, SiC基整体催化剂的产氢速率更高, 更适用于高空速下的甲醇水蒸气重整制氢反应, 有利于小型化制氢反应器的集成.
焦桐, 许雪莲, 张磊, 翁幼云, 翁玉冰, 高志贤. CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢的研究[J]. 化学学报, 2021, 79(4): 513-519.
Tong Jiao, Xue-lian Xu, Lei Zhang, You-yun Weng, Yu-bing Weng, Zhi-xian Gao. Research on CuO/CeO2-ZrO2/SiC Monolithic Catalysts for Hydrogen Production by Methanol Steam Reforming[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(4): 513-519.
催化剂a | 比表面积/ (m2•g–1) | 孔容/ (cm3•g–1) | Cu比表面积b/ (m2•g–1) | 产氢速率c/ (L•m–3•s–1) |
---|---|---|---|---|
a | 98.3 | 0.32 | — | — |
b | 98.3 | 0.31 | 4.8 | 631 |
c | 94.6 | 0.30 | 5.8 | 1556 |
d | 69.5 | 0.26 | 5.6 | 1418 |
e | 63.2 | 0.21 | 5.1 | 1407 |
催化剂a | 比表面积/ (m2•g–1) | 孔容/ (cm3•g–1) | Cu比表面积b/ (m2•g–1) | 产氢速率c/ (L•m–3•s–1) |
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a | 98.3 | 0.32 | — | — |
b | 98.3 | 0.31 | 4.8 | 631 |
c | 94.6 | 0.30 | 5.8 | 1556 |
d | 69.5 | 0.26 | 5.6 | 1418 |
e | 63.2 | 0.21 | 5.1 | 1407 |
催化剂 | 峰位置/℃ | 面积占比/% | ||
---|---|---|---|---|
α峰 | β峰 | α峰 | β峰 | |
2%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 137 | 192 | 30.2% | 69.8% |
5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 137 | 194 | 24.6% | 75.4% |
10%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 138 | 197 | 14.3% | 85.7% |
20%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 138 | 208 | 9.0% | 91.0% |
催化剂 | 峰位置/℃ | 面积占比/% | ||
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α峰 | β峰 | α峰 | β峰 | |
2%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 137 | 192 | 30.2% | 69.8% |
5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 137 | 194 | 24.6% | 75.4% |
10%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 138 | 197 | 14.3% | 85.7% |
20%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 138 | 208 | 9.0% | 91.0% |
催化剂 | T/℃ | H2O/CH3OH | GHSV/ h–1 | 产氢速率/ (L•m–3•s–1) |
---|---|---|---|---|
5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 360 | 1.2:1 | 4840 | 1556 |
10%Cu/γ-Al@MMO[ | 300 | 1.2:1 | 1760 | 721 |
CuO/CeO2-R[ | 240 | 1.2:1 | 1760 | 631 |
CuZnCeZr[ | 240 | 1.2:1 | 2640 | 1020 |
Zn1Ce1Zr9Ox[ | 400 | 1.4:1 | 2955 | 1135 |
Zn5Ce1Zr9Ox[ | 400 | 1.4:1 | 2955 | 476 |
催化剂 | T/℃ | H2O/CH3OH | GHSV/ h–1 | 产氢速率/ (L•m–3•s–1) |
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5%CuO/CeO2-ZrO2/SiC | 360 | 1.2:1 | 4840 | 1556 |
10%Cu/γ-Al@MMO[ | 300 | 1.2:1 | 1760 | 721 |
CuO/CeO2-R[ | 240 | 1.2:1 | 1760 | 631 |
CuZnCeZr[ | 240 | 1.2:1 | 2640 | 1020 |
Zn1Ce1Zr9Ox[ | 400 | 1.4:1 | 2955 | 1135 |
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